CO2气体保护焊焊枪改进

王海涛

(大唐华银金竹山火力发电分公司，湖南娄底 417505)

1 问题的提出

某电厂在600 MW机组大修期间对#2高加进行了割开筒体检查，发现加热器内部附件结构密封焊缝存在几处断裂，这些焊缝的开裂正是引起高加下端差超标和疏水管道振动的根本原因。其中1处高加中隔板断裂焊缝位于换热器的U型管之间 (如图1所示)，该位置上、下距离仅18～25 mm，左、右距离约50 mm，整条焊缝却长达1.8 m(如图2所示)。受现场条件限制，无法采用常规的焊接方法和焊接器材对该焊缝进行焊接修复;如果采用高温胶封堵等方法，则因时效短、耐温等级低、无法满足现场固化条件;如果返厂检修，不但运输困难，而且费用高、工期长。

2 基本思路和可行性分析

2.1 基本思路

考虑采用CO2气体保护焊对断裂焊缝进行现场焊接修复，前提是对CO2气体保护焊焊枪进行适当改进，以满足现场环境使用的需要:在确保焊枪安全使用的前提下，将焊枪枪管的外径由常规的Φ15 mm改为Φ10 mm，枪管部分按需要分别制成950 mm，600 mm，300 mm等3种长度;枪头端部只连接导电嘴，不安装稳流环与喷嘴，为保证焊接质量，考虑采用外部跟踪保护等措施来达到比较理想的气体保护效果。

2.2 可行性分析

1)高加中隔板断裂焊缝由于现场空间严重受限，现场既无法清除原焊缝，又无法对其表面铁锈等杂质进行打磨清理。CO2气体保护焊具有电弧穿透力强、热量集中、焊接变形小、抗锈能力强、焊缝含氢量低、抗裂性好等特点，焊前对工件表面清理要求较低，焊后焊缝表面无焊渣，便于观察和控制焊接质量，其焊接特点满足现场需要〔1〕。

2)CO2气体保护焊是利用CO2气体作为保护气体的一种熔化极气体保护焊的焊接方法，其焊接是通过焊丝与工件接触短路，焊丝熔化形成电弧来实现的，焊枪枪管结构简单，自行改进时加工方便〔2〕。

3)CO2气体保护焊焊接操作开始与停止是由焊工通过开关控制焊枪送丝、送气来实现的，开关操控简单。开关未开启时，枪管、导电嘴等均处于断电状态，便于焊工在焊接开始前将焊枪送至狭小空间及远距离位置的焊接部位。

3 焊枪改进步骤及措施

1)将1根Φ10 mm×2 mm的紫铜管按所需要的尺寸进行切割，长度分别为:950 mm，600 mm，300mm。

2)如图3所示，把切割好的铜管用Φ2.0 mm的钻花在离铜管端头6 mm处环向均匀钻取8个45°斜孔，以期焊接时在无稳流环与喷嘴的情况下在电弧区形成一个气流均匀、稳定的CO2气体保护区域。在钻斜孔的铜管一端加工M8的内螺纹、另一端加工M10的外螺纹，再将钻斜孔一端弯15°～20°的倾斜角，以保证焊接时焊丝与工件间具有必要的角度。

3)如图4所示，将常规焊枪枪管从接头端直段中部切断，原枪头端弃之不用，在接头端加工M10的内螺纹，以便于连接不同长度的特制焊枪头。

4)如图5所示，制作好的新枪管必须用耐高温的绝缘套管 (简单的可采用黄腊套管或热缩管)套实，以防止漏电和保护枪管。

5)根据需要将加工好的不同长度的焊枪配置相应合适长度的导丝管，以确保焊丝在焊接过程中送丝顺畅。

6)受现场空间条件限制，不能对焊枪枪头配置稳流环和喷嘴，因而CO2气体保护效果得不到有效保障。为了得到理想的焊接质量，准备1根Φ14 mm×2 mm的钢管，将其一端封堵死，然后在距端部100 mm区域均匀钻上几十个Φ2.0 mm的孔，以备在实际操作中使用。

4 现场焊接操作及采取的措施

1)接好枪管，在焊接试板上调试好焊接电压、电流。

2)把加工好且钻有孔的钢管插入待焊区域，另一端通过皮管与CO2气瓶连接，打开气源吹10 min左右，置换出待焊区域的部分空气，以提高焊接过程中的气体保护效果。

3)首先采用最长枪管从焊缝中间部位往两侧焊接，在整个焊接过程中，为保证焊接质量，可由另一人配合将通有CO2气体的钻有孔的钢管跟随焊接熔池移动，进行气体跟踪保护，以有效提高焊接时的气体保护效果。

4)在焊接过程中，为便于操作，可根据焊接位置的不同更换不同长度的焊枪施焊。

5 实施效果

1)改进后的焊枪能够克服现场狭小环境限制，焊工能够在可视情况下将焊枪深入到较远距离位置进行焊接操作，通过焊接工艺控制和采取有效的气体保护措施，确保焊接质量。

2)成功修复了600 MW机组#2高加汽侧U型管之间的中隔板断裂焊缝，大修投运后，高加疏水管道振动完全消失，保障了机组运行的安全性;在额定负荷下，#2高加下端差为4.2℃，优于厂家设计值5.5℃要求，提高了机组运行的经济性。

3)大大降低了检修费用。若该#2高加如返厂检修，所需费用可能高达上百万，自制特殊焊枪在厂检修，节约了费用。

6 结束语

CO2气体保护焊具有焊接效率高、电弧穿透能力强、热量集中、焊接变形小、抗锈能力强等特点，焊前对工件表面清理要求较低，焊后焊缝表面无焊渣，操作灵活、方便。对于施焊空间特别狭小或需要远距离焊接的焊缝，可根据现场环境对常规标准焊枪进行适当改进，同时采取有效的气体保护措施进行施焊，是可达到理想的焊接效果的。

〔1〕桂立澄，费永敏，郭惊盛．CO2气体保护焊在电力工程中的推广应用〔J〕．现代焊接，2009(2)．

〔2〕雷世明．焊接方法与设备 (第2版)〔M〕．北京:机械工业出版社，2010．

〔3〕孔海旺，刘兰平．细丝半自动CO2气体保护焊焊枪的改进〔J〕．山西机械，2001(3):17-19．